CN86207494U - 空气膨胀涡轮连续制冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述空气膨胀涡轮连续制冷装置，是利用工厂各车间通用的压缩空气，经过干燥、净化后在涡轮中进行膨胀降温降压后，再进入冷冻室对被冷却工件进行冷冻，冷冻室的温度可以无级调节，温度可达-100℃，本装置有两套硅胶干燥器替换使用，可以使本装置连续工作不受时间限制。本装置不用单独的动力驱动因而结构紧凑。

Description

本实用新型属于制冷装置中的膨張渦轮制冷装置。

本实用新型是一种用在工业生产流水线上能进行快速连续制冷、温度可以无级调节的冷冻设备。目前在工业生产中使用的制冷方法，一般是用喷液氮、固体二氧化碳（干冰）、或氟里昂等。采用这些方法其结果是设备复杂、成本高、效率低、同时还造成对环境的污染。使用本实用新型将克服以上的缺点。例如，在高压胶管的生产过程中，将未经硫化的胶管冷冻成型后，再在胶管的外表面进行编织金属网的工作。采用本实用新型可以进行连续操作，而且设备简单，耗能少成本低。

本实用新型与已有的同类技术相比较有很大的改进。例如美国专利US－3213640也是一种空气膨張渦轮制冷装置，它是由压气机、膨張渦轮、二个交替工作的换热器，冷冻室和电动机及减速齿轮箱等主要部件组成。它的工作介质是环境中的空气。在工作过程中，电动机通过减速器驱动压气机，压气机进口的空气是环境中的空气流经换热器之一，再经过冷冻室而进入压气机的。经压气机增压的空气进入渦轮机膨脹降温和降压而变成低温空气进入另一个备用换热器，将换热器中的大量物质冷却到予定的低温，此时再对二个换热器的工作状态进行交换，使原来的换热变成备用而进行降温，原来的备用换热器变成工作状态。使外界环境中进来的空气流经已被冷却了的换热器时降温，使其在进入冷冻室时对工件进行冷冻。它的结构复杂，尺寸很大，而且冷冻室的空气压力是低于外界大气压的，同时压气机的进口处，于节流状态，为了避免压气机喘振，其允许的工作转速范围将十分狭窄。因而温度不能无级调节。另外该装置必须有电动机和相应的减速器。

本实用新型所述的空气膨脹渦轮连续制冷装置，所使用的工作介质是一般工厂各车间通用的压缩空气。经过净化、干燥和过滤后再经过膨脹渦轮降温，直接进入冷冻室工作。

图1是本实用新型的系统图，图中：1.气源閥，2.硅胶干燥器，3.消音器，4.电气转换器，5.气动薄膜閥、6.空气过滤器，7.热交换器，8.气动薄膜开关，9.减压器，10.密封充气开关，11.空气轴承过滤器，12.冷冻胶管，13.冷冻室密封机构，14.胶管冷冻室，15.鉑电阻温度计（37WZB－210），16.冷气进口法兰盘，17.空气轴承，18.压气机，19.渦轮膨脹机，20.硅胶干燥器，21.放水閥，22.分离器，23.24、25、26、27、28、29、30为8个同类的閥门，31、32、33、34为四个同类的蝶閥、35冷气出口法兰盘。图中虚线所包括的部分可以装在一个1300×1300×1900毫米³的箱子内，其他部份装在流水生产线上。

图2是用在生产高压胶管时的冷冻室。用它将未经硫化的胶管先冷冻成型后，再在其表面上编织金属网。图中：1.被冷冻的胶管，2.压紧螺母，3.端盖法兰，4.吹气管，5.隔热层，6.压衬，7.密封杯，8.衬套，9.密封圈，10.温度感头接管，11.冷气管，12.密封圈，13.衬垫，14.冷冻室壳体，15.螺钉。

图3是图2的A－A剖视图。图中：16.滚子架，17.滚子。

本实用新型的工作原理如图1所示，从气源来的压缩空气经过气源閥（1），进入油水分离器（22），进行初步除油、除水、然后经过閥门（23）进入硅胶干燥器（2），干燥后经过閥门（29）进入空气过滤器（6）进行过滤。过滤后的空气一小部分经过空气轴承过滤器（11） 再进入渦轮膨脹机的空气轴承（17），维持转子的高速度旋转。经过空气过滤器（6）的绝大部分空气经过气动薄膜閥（5）、热交换器（7）进入渦轮膨脹机（19）作功，将气体的压力位能转变为机械能驱动压气机（18）工作。经过渦轮膨脹机（19）膨脹后的气体的压力温度都降低了，因而变成了一股低温冷空气，通过蝶閥（33），（34）进入冷冻室（14）以强迫对流的方式与被冷冻的物体进行换热，将被冷冻的物体冷却到予期的温度。工作后的冷气再经过蝶閥（31）、（32）流出冷冻室，进入热交换器（7）用以冷却渦轮膨脹机（19）的入口空气，以便使进入渦轮膨脹机的空气温度降低。

经过热交换器（7）的空气吸收了渦轮入口空气的热量后，温度再次提高，再进入压气机（18）进行增压，再经过閥门（28）进入硅胶干燥器。将已经吸湿了的硅胶烘干。最后经过閥门（16）、消音器（3）排入大气。

在工作过程中，两个硅胶干燥器（图1－2，20）可以    图1所示的閥门（23），（24），（25），（26），（27），（28），（29）的控制，使    其中一个在对空气进行干燥，另一个在利用工作完了的气体对硅胶进行烘干。这样反复交替工作，可以使设备的连续工作时间不受限制。

图1中的閥门（10）是用来引一部分空气到冷冻室（14）两端的外腔，进行防霜和防止冷冻室的内部冷却气体外漏。减压器（9）的作用是将气源的空气压力减到予定压力供电气转换器工作。

冷冻室的温度可以由控制箱（图1（36）所示）自动控制。它由平衡电桥XDD－402、将鉑电阻温度计WZB－210（图1－15）感受到的 冷冻室的温度信号与给定值进行比较，当温度高于给定值时通过电气转换器（图1－4）将温度差值信号转变成气体压力信号，控制气动薄膜閥（图1－5）将閥门开大，使渦轮进口压力升高，流量加大，渦轮的膨脹比加大，从而使冷冻室中获得更低的温度，直到冷冻室的温度达到给定值为止，此时平衡电桥XDD－402得到的温度信号与给定的差值为零，电气转换器（图1－4）维持原有气膜压差、气动薄膜閥维持原来位置，从而达到自动控制的目的。为了提高调节质量在平衡电桥与电气转换器之间加了一个比例积分，微分（PID）调整器，（PID）调整好以后可以保证调节过程的质量。

本实用新型的实施例是一种渦轮膨脹机冷冻胶管设备。它是用在高压胶管生产线上，将未经硫化的胶管冷冻成型进行编织金属网，该设备的性能参数为：

1.气源压力为6公斤／厘米²。（表压）

2.渦轮最大入口压力。4.5公斤／厘米²（表压），

3.空气流量为400公斤／小时±50公斤，

4.冷冻室最低温度为－100℃以下，

5.被冷冻胶管的运动速度为1米／分，

6.空气轴承供气压力应高于渦轮入口压力，

7.冷冻室内径为80毫米，长度为4米，

8.硅胶干燥器的使用时为3小时进行交替工作，

9.被冷冻胶管表面硬度可大于邵氏硬度80，

10.噪音低于80分贝，

11.外形尺寸渦轮膨脹机冷源箱为1300毫米×1300毫米×1900毫米，

12.胶管冷冻室为φ300毫米×4000毫米，

13.总重小于100公斤。

图2、图3、是本实施例的冷冻室结构图。冷冻室壳体（14）是由三个园筒形件和二个端部法兰盘焊接为一体的组件，在两端法兰盘上装有端盖（3），在两个端盖（3）与壳体（14）外表面之间装填有绝热材料进行隔热。在壳体（14）内的园筒段内装有数个图3所示的滚子架（16）和滚子（17）以便托住被冷冻的胶管，冷冻室两端是对称的，另件压衬（6）、密封杯（7）、密封圈（12）及衬垫（13）是靠压紧螺母（2）压紧在壳体（14）中，被冷冻的胶管（1）穿过密封圈（12）的孔进入冷冻室，被滚子（17）托住，从冷冻室的另一端出去。在工作时，由冷气管（11）中的一个输入冷空气，冷空气胶管（1）进行强迫对流热交换，再从冷气吹管的另一个排出。图2中（10）是温度感头接管，用来装温度计测量冷冻室的温度，吹气管（4）是用来向冷冻室外腔吹气的，工作时来自图1所示的充气开关（10）的干燥空气吹入图2所示的冷气吹管（4）进入冷冻室的外腔，将胶管包围，其目的是防止冷冻室内腔的低温空气外漏及防止冷冻两端外边的胶管结霜，而影响正常工作，本实施例中其他主要部件采用了目前标准件，有：渦轮FW101－B，换热器FS208，气动薄膜閥ZMAD－16，温度传感器WZOB－210鉑电阻，平衡电桥XDD－402，电气转换器DQ－2，蝶閥AD71×3－10DG50。

本实用新型的实施例工作正常可靠，达到了予期的效果。

Claims (2)

1、空气膨胀涡轮连续制冷装置是由空气过滤器、热交换器、膨胀涡轮机、压气机、冷冻室和控制系统组成。本实用新型的特征是在空气过滤器之前增加了一个用于除去水中油、水物质的油水分离器和由二个干燥器组成的干燥器组，二个干燥器和装在两端的八个阀门及管路组成一个使二个干燥器组交替工作的系统。本实用新型的另一特征是冷冻室具有胶管的出口和进口能使胶管连续的通过并能降温冻硬的冷冻室。

2、如权利要求1所述的空气膨胀连续制冷装置，其特征是冷冻室的壳体是由三段园管和二个端面法兰盘焊接成的。在两端面法兰盘上由螺钉连接二个端盖，在两个端盖与壳体之间包有绝热材料，在壳体内腔中装有托架胶管的滚子架，在胶管的进口和出口处在胶管与壳体之间装有密封圈，在密封圈的外边装有防止胶管与密封圈之间结霜的干燥空气吹除管，在壳体的工作段上装有冷气进出管和温度感头。

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